試析煤礦掘進面遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

艾國防

鄂爾多斯市營盤壕煤炭有限公司綜掘工區(qū)

試析煤礦掘進面遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

艾國防

鄂爾多斯市營盤壕煤炭有限公司綜掘工區(qū)

近年來我國各行各業(yè)不斷發(fā)展，煤礦行業(yè)隨之發(fā)展，在我國，煤礦生產(chǎn)中事故頻發(fā)，其形勢日漸嚴峻，因此必須實施遠程視頻監(jiān)控，便于監(jiān)督部門實時掌握煤礦具體生產(chǎn)狀態(tài)。本文首先分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)與硬件設計，隨后研究系統(tǒng)特點，最后介紹該系統(tǒng)在煤礦掘進面工程中的應用，以期為其更好發(fā)展做出貢獻。

煤礦掘進面；遠程視頻；監(jiān)控系統(tǒng)

近年來我國煤礦事故頻發(fā)，煤礦產(chǎn)業(yè)安全監(jiān)管面臨考驗，視頻監(jiān)控作為現(xiàn)代礦井安全監(jiān)控的重要組成之一，隨著當前科技不斷進步而逐漸發(fā)展，并已成為廣泛應用的安全生產(chǎn)監(jiān)控管理手段。本文以某煤礦工程為例，具體說明系統(tǒng)在實際工程中的應用情況。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件設計

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從圖1中可以看出，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由攝像儀（礦用本安型）、視頻服務器（網(wǎng)絡）、隔爆監(jiān)視器、視頻光端機、無線交換機以及計算機（地面監(jiān)控）等組成。

圖1　系統(tǒng)組成以及拓撲

（二）硬件設計

該系統(tǒng)選取的攝像儀（礦用本安型）為KBA6式，其輸出的信號使用沃克特137LH的黑白CCD攝像機，其具有570TVlines水平分辨率，最低照度可達0.002lxF1.4，可使用手動使鏡頭定焦。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用KTG116光端機（礦用本安型）以及KJF37視頻服務器（礦用本安型），二者可以分別將信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栆约熬W(wǎng)絡信號。在礦井下使用隔爆監(jiān)視器分割顯示監(jiān)控圖像，在地面利用計算機實施實時監(jiān)控。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)選取KJJ309-J1工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)以及KJJ23無線交換機（礦用隔爆本安型）作為傳輸視頻信號的核心設備。KJJ23無線交換機作為一種強化式工業(yè)級整體管理模塊形機器，其核心部件選取羅杰康無線交換機，目的是在滿足嚴苛的電氣以及氣候條件下為工業(yè)環(huán)境和變電站提供可靠工作。其中包含6個快速以太網(wǎng)（10%Base-TX）端口，2個快速以太網(wǎng)（10%Base-TX或者100Base-FX）端口，以及LC型、SC型等光纖連接器和光模塊。其中RSTP網(wǎng)絡故障后的恢復時間在5ms以內(nèi)，具有雙標記虛擬局域網(wǎng)，抑制廣播風暴，限制端口速率，擁有抗高壓浪涌以及抗電磁干擾等顯著特點。該系統(tǒng)除了利用網(wǎng)管軟件對管理設備進行配置意外，還支持網(wǎng)絡瀏覽器登陸、招集中點訪問以及查看監(jiān)控網(wǎng)絡設備信息，可以有效保障網(wǎng)管人員監(jiān)控網(wǎng)絡環(huán)境及診斷網(wǎng)絡故障。

二、特點

系統(tǒng)采用模擬圖像、數(shù)字化視頻、無線視頻通信以及光纖傳輸?shù)燃夹g(shù)實施設計。光纜作為一種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，擁有電磁絕緣性能優(yōu)越、衰減小、頻帶寬等優(yōu)點。監(jiān)控系統(tǒng)中使用的無線交換機（KJJ23式）集無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)交換機與串聯(lián)服務器三者功能與一身，利用無線電波傳輸視頻、聲音以及數(shù)據(jù)等信號。

在掘進機與工作面巷道安裝無線交換機，分別將其設為客戶端與AP端并使用定向天線，經(jīng)過測試，在工作面巷道中無線傳輸距離最遠可達40m。以太環(huán)網(wǎng)（工業(yè)）上傳數(shù)據(jù)，具有能耗低、兼容性好、穩(wěn)定性強以及傳輸速度快等優(yōu)點。監(jiān)控系統(tǒng)具有采集、分析、傳輸以及處理視頻的功能，在多塵或震動條件下，可以實時監(jiān)測施工現(xiàn)場，實現(xiàn)了遠程視頻監(jiān)控和圖像局域網(wǎng)在線瀏覽等功能。

三、應用

在某礦井下工作面的掘進機監(jiān)控系統(tǒng)自2012年投入試用，系統(tǒng)建成至今，內(nèi)部設備運行狀態(tài)良好，狀況正常，可以適應復雜的施工環(huán)境，實現(xiàn)了采集、處理傳輸和顯示視頻的功能。工作人員可以使用掘進機設備的遙控器，利用隔爆監(jiān)視器中實際顯示一運、二運、鏟板以及掘進頭運行情況實施遠程操作，提高工作人員安全系數(shù)，減少礦井下作業(yè)人數(shù)，加快掘進機推進速度，提高礦井自動化水平。掘進機上安置攝像儀拍攝到的視頻圖像可以顯示在礦井下及地面調(diào)度室內(nèi)的屏幕上，該系統(tǒng)具有在線瀏覽功能，領(lǐng)導可以及時、隨時查看掘進機運行狀態(tài)設備情況。

從系統(tǒng)的具體實施要求角度看，礦區(qū)系統(tǒng)安裝實質(zhì)上在監(jiān)測井下環(huán)境時可以保障作業(yè)員人身安全，在檢測井上環(huán)境時，可以保障礦區(qū)環(huán)境以及財產(chǎn)安全。在具體應用過程中，必須滿足系統(tǒng)的特殊要求，即在選取監(jiān)控器材時需要優(yōu)先考慮通過國家質(zhì)量檢測的高性能設備。礦井下環(huán)境復雜，瓦斯含量高，容易產(chǎn)生爆炸，因此必須重視器材防爆性能；井下光線暗、作業(yè)環(huán)境差，必須選取專用高倍數(shù)的防爆攝像機，以此提高圖像清晰度。目前來說，我國煤礦施工設備必須印有煤安標志，這代表其符合國家測試監(jiān)控需求。為保生產(chǎn)人員人身安全，國家設立機構(gòu)開展煤礦產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)管理工作，在礦井下使用的系統(tǒng)設備必須經(jīng)過機構(gòu)檢驗，確保其符合標準后才能進行使用。與此同時，必須對攝像器材采取保護措施，即必須為其設置防爆盒子或?qū)⒐舛税l(fā)射機設置在防爆防護罩范圍內(nèi)。

結(jié)語

綜上所述，在礦區(qū)內(nèi)應用視頻監(jiān)控系統(tǒng)一方面可以落實安全生產(chǎn)，另一方面可以堅持以人為本、保障礦區(qū)作業(yè)員的人身安全，不僅可以實現(xiàn)部分安全督導工作，還能為決策工作提供全面、準確、及時的信息資源，為煤礦生產(chǎn)智能化、數(shù)字化打下良好基礎。

［1］劉宇.試析遠程視頻監(jiān)控施工安全［J］.建筑.2013（12）.

［2］李平，張生旺，張會柱，孫晉永，彭慶虎.煤礦掘進面遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用［J］.工礦自動化，2013（01）.